爱华网第1节
对经典力学与量子力学的批判
我不赞同有些学者动辄拿牛顿、达尔文来说事的做法。遗憾的是，今天我要步其“后尘”。但笔者所以要这样做，只是为了从历史的角度上去看问题，而非为了说事儿。如果感到有这种嫌疑，那一定请原谅。好在，这样做的目的不仅仅为了否定，而是为了在否定的基础上，把一种全新的理论构建起来。然而，让人不解的是，笔者不仅牵涉到了对牛顿、达尔文学说的批判，甚至把波尔、海森堡、狄拉克、爱因斯坦的量子力学、相对论也等一并纳入被批判的行列，在此，只好请广大读者给予谅解了。
一、经典力学产生的思想基础？为何是科学家接力的结果？
物理学从神学的禁锢中解放出来，脱颖而出，得益于经典力学的创立，经典力学是资本主义经济社会、科技发展的产物。第一，资本主义经济发展需要科学技术支持，如采矿、建筑、机械制造和航海业都需要静力学、动力学和流体力学的知识。第二，天文学的发展也需要从物理学的角度给出科学解释，如行星为什么围绕着恒星运转而又不掉下来。第三，力学比较简单，符合由简到繁的认识规律。
（一）经典力学的思想基础？为何是科学家接力的结果？
关于经典力学我们的教科书已介绍得不少，这里也就没有赘述的必要。可是，作为一种过度，笔者又不得不对其产生、理论精华、缺陷等做必要的阐释。当然，着眼点肯定已不在于该理论本身，只是为了带出量子力学、狭义相对论和广义相对论、统一场论、规范场论，目的是为引出“广义场论”。
1、经典力学产生的思想基础
不管是经典力学还是相对论力学，它们都是对一个“莫须有”的问题的研究与探讨开始的，即所谓“以太”是否存在。“以太”一词原于古希腊，是“高空”的意思，后来被物理学家所借用，用以说明物体运动的“参照物”。1664年，由卡笛尔首先使用，后来惠更斯、胡克等人也多有引用。他们都假设“以太”是存在的，并用它来解释光学现象，认为光线就是借助于“以太”这种东西来实现运动的。
到了19世纪，一些科学家把“以太”当作光、电、磁现象的传播媒介，进而把它上升为物理学家研究的中心课题之一。其代表人物，是英国物理学家开尔芬。开尔芬认为：“以太”是有弹性、可压缩和无引力、静止的固体，而物体的一些属性正是依靠它来传播的。牛顿、麦克斯韦也坚信“以太”的存在，而弥漫于宇宙空间的那些东西就可以被看作是处于静止状态的“以太”，是理想的“参照系”。
牛顿认为：任何机械运动都相对于一个参照系而进行；麦克斯韦则认为：“以太”是一种无所不在的东西，弥漫于宇宙空间，其特点是：只能在本身位置做微小的机械振动，可以视为是静止的。光和电磁波就是靠“以太”作为媒介来来传播，而这种传播与声波借助空气作为媒介来传播的情形可以说是十分相似的。太阳光之所以能传播到地球上，就是由于在太阳与地球之间，到处都充满了“以太”。
后来，经过众多科学家的共同努力，证明“以太”并不存在。可是，作为经典力学的思想基础之一，认为“以太”是物质的理想参照系，却从客观上深刻地影响到了经典物理学家世界观的形成，并渗透到了他们的力学里。正由于此，牛顿把时间与物质运动人为地割裂开来，认为空间“是与外界任何事物无关”的“绝对的空间”，时间是“与任何其他事物无关”的“匀速地流失”的“绝对时间”。
这样，以牛顿为首的一些经典物理学家便陷入了狭隘的、不能自拔的唯心主义和形而上学的思想泥潭。尤其是牛顿，他的一生虽然功绩显赫，但他的后半生却成就平平——尽管他也并不怀疑天体及其物体的客观存在，但当他在研究中遇到困难时，却不知道仍然需要从客体去找原因。比如当他解释不了天体运行过程中切线力的来源时，便想到求助上帝。他认为，除了上帝以外，谁也不会有这种力。
2、经典力学为何是科学家接力的结果？
经典力学的创立绝不是哪一个人的功劳，是一批科学家共同接力的结果。首先打开近代科学大门的先驱是伽利略和他对自由落体定律的发现。他和他的理论不仅否定了“重物体比轻物体落得要快”的认识，也揭示出“在摩擦忽略不记的情况下，物体沿同一高度、不同倾斜度的斜面到底端所需的时间相同（末速度相同）；因此，同一高度下落的不同物体，必将同时落在地上（与它们的质量大小无关）”。
于是，伽利略发现：第一，惯性运动。当球体滚到下一个侧面后，可以再滚上另一侧面。如果忽略了摩擦力，这个球可以再滚到与出发时一样的高度，说明物体不仅有保持静止状态不变的特性，也有保持其匀速直线运动的特性；物体维持原来的运动状态，并不需要外力的介入；而外力则是改变其固有运动状态的一个原因。其实，这些推论已经包含了牛顿的第一、第二定律，只是没有概括而已。
第二，发展了抛物体运动轨迹的理论。在伽利略之前，一些科学家和工程师虽然已发现，并认识到物体是沿着一条曲线轨迹运动的，但没能从数学上加以证实。伽利略《关于两种新科学的对话》一书的出版，不仅从数学上，也为数学与物理学的相结合，和物理学研究方法具有经典意义打下了坚实的理论基础；不仅对整个近代科学产生了深远影响，也为经典力学作为一门新科学的诞生建立功勋。
而刻卜勒对于天体作用力的研究对经典力学的产生也有很大的影响，也为物理学与天文学的结合和以后天体物理学的诞生立下了历史功勋。他认为：哥白尼的太阳中心说非常符合数学简明、和谐的原则。据此，他发现了行星运行“三定律”。第一，轨道定律。即行星绕太阳运行是在一个椭圆形轨道上，太阳就在该轨道的一个焦点上。第二，面积定律。即行星绕太阳旋转的线速度虽然很不均匀，但是，在单位时间内所扫过的面积相等。第三，周期定律。他发现行星绕日周期的平方与太阳的平均距离的立方成正比。但遗憾的是，他并没有认识和考虑到重力是保持行星这种运动状态的一个原动力。
刻卜勒的贡献显然是巨大的。他的理论虽然没有把行星、恒星所具有的重力因素考虑进去，但它却引起了科学家对引力问题的研究兴趣。对此，爱因斯坦给予了高度评价：“刻卜勒的惊人成就，是证明下面这条真理的一个特别美妙的例子。这条真理是：知识不能单从经验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的比较中得到。” 刻卜勒留下的一些问题，得到了胡克、惠更斯、牛顿的接力。
（二）经典力学的本质特征和它的理论缺陷
经典力学的主要成就在于，发现了“万有引力定律”。但是，不能否认的是，经典力学的研究对象仍然停留在宏观与低速运动，对于微观、宇观和高速运动的物体，不是没有研究，便是挖掘得不够深。比如它对物体质量的研究便停留在了“引力质量”和“惯性质量”的层次上，随后便产生了量子力学。
1、经典力学的本质？为何揭示了引力场？
上述，我们认识到，不管是伽利略对自由落体运动的研究、对抛物体运动轨迹的发展，还是刻卜勒行星运行三个定律的发现，均存在着一个致命的理论缺陷，那就是没有把物体的运动与物体质量的关系有机地联系起来，尽管在伽利略的推论中，已概括牛顿的第一、第二定律的部分内容，但由于缺乏对物体质量与物体运动状态关系、变化规律的直接联系，结果，这个任务也只好交给后人来完成了。
对经典力学的最终创立首先做出贡献的是荷兰科学家惠更斯。惠更斯不仅是光的波动力学的创始人，在力学上，他还发现了物体保持椭圆运动需要有一个向心力存在的问题。由此，他得到了向心加速度公式（略）。其实，只要能把这个公式与刻卜勒的行星运行第三定律联系起来加以认识，惠更斯就会先于牛顿而拿到打开通往“万有引力定律”的金钥匙。可是，令人遗憾的是，惠更斯却未能作到。
英国物理学家和天文学家胡克，可以说是最接近发现“万有引力定律”的人。1674年，他在《从观察角度证明地球周年运动的尝试》一文提出“关于天体引力问题的三种假设”：第一，任何天体都有朝向自身中心的引力；第二，所有物体只要作简单定向运动，都会保持直线运动状态，除非受到其他作用力；第三，物体离引力中心距离越近，引力越大。后来，他又证明了，力和距离的平方成反比。
1665年至1666年之间，牛顿通过对地球、月球关系的研究，独立发现了天体间的引力与其距离的平方成反比的关系。认为：引力并非磁力，从本质上看它是地球的重力；地球把对地面的这种吸引力延伸到月球上的时候，导致月球绕地球的公转。后来，结合前人的研究成果，牛顿又把这种认识进行了推导——再加上个人的不懈努力，他于1678年至1684年期间，终于完成了“牛顿三定律”的论述。
第一，惯性定律。任何物体都有保持其静止状态或匀速直线运动状态的能力，直至受到外力作用。第二，加速度定律。物体运动的变化与所施的力成正比，并沿着力作用的方向发生；第三，反作用力定律。每一个作用力的生成总会有一个反作用力与之对抗，两物体间的作用力与反作用力永远都是相等的，并且各自指向对方，而且作用在同一条直线上。这样，牛顿把宏观领域里的力的形成讲清了。
那么，经典力学的本质特征是什么？笔者以为，本质特征就是揭示了“引力场”的存在。即一切物体运动都与其质量和质量的大小有关，质量大小是引力和考核引力大小的依据。也就是说，没有质量就没有引力；没有引力也就不会有引力场的存在。当然，这里讲的引力是狭义的引力，即对这种引力的认识需要将其他物理量、物理场（如电场、磁场）抛开，因为引力并非仅仅由物体的质量引起。
2、经典力学的理论缺陷？为何未区别重量、质量？
由于经典力学揭示了质量与引力、引力场的关系，并且第一次将质量的大小与引力、引力场的大小联系起来认识，因此，它对物理学的贡献可以说是不言而喻的。可是，它的理论缺陷也是有目共睹的，那就是，它没能把重量和质量区别开来，当然也就不可能把重量与质量的本质差异与内在联系阐释清楚。我们知道，相同质量的物体在不同引力场里，其重量肯定是不同的，势必存在很大的差异。
谈到经典力学，人们自然会联想到惯性质量、引力质量，这两种质量观可以理解为是经典力学的立论之本。可是，如果对牛顿力学的三定律进行归纳，那我们就会发现，其实它们都是在探讨质量与引力的关系。而用现在的观点看，这里讲的质量其实是对该物体重量的理解。例如力学“三要素”中大小、方向和作用点，都可以认为是对重量的理解，与量子力学与相对论力学上的质量观很不相同。
如果按照经典物理学的观点，惯性质量是“物体移动时惯性的量度”；引力质量是“物体产生引力场和受引力场作用的能力的量度”的话，那么当物体处于“失重”状态的时候，或在微观领域里的时候，就讲不通。我们知道，物体在“失重”状态下的重量等于零，可它的质量却一点也没有少；在微观领域，一些物体的质量又可以忽略不记。如此，引力质量、惯性质量就成为特殊状态下的物理量了。
更由于经典物理学的质量与能量均是被动形成的，所以也就自然会忽略物体运动的能动性。即由于物体要移动，所以需要摆脱引力场的束缚，而产生了引力质量、惯性质量。更为严重的是，经典物理学把物质运动与时间、空间割裂开来，把时空看成是静止、固态和有弹性、可压缩的物体（一种假想体），而没有把时间、空间看成是物质存在与运动的产物（与运动无关），所以才会陷入“危机”中。
经典力学虽然存在着理论缺陷，但对自然科学的影响是不能忽视的。与古典物理学相比，经典力学的科学性、创造性和实用性也是有目共睹的，而且至今被列在大、中学的教材里。这是由于：经典力学是相对真理，而人类的正确认识不可能一次完成，势必要经历一个循序渐进的过程。一方面，新科学的产生需要建筑在传统科学的“肩膀上”，另一方面，新科学同时会面临被更新科学批判的必然。
当然，这不是说，我们就可以对经典里力学进行彻底的否定。第一，谁也无法彻底否定，因为它是相对真理；第二，没有彻底否定的意义，否则会从事物的一边，而走到另一边。严格地说，世界上压根不存在百分之百的唯物主义者，更不会有天才的、绝对的马克思主义。从发展的角度上去看待人类，从历史的角度上去看待科学发展，谁都无法摆脱时空环境的变动，因此，真理自然是相对的了。
